電子元器件選型與可靠性應(yīng)用(印刷稿).ppt

電子元器件選型與可靠性應(yīng)用 1 器件選型的通用規(guī)范2 器件選型與制造過程注意事項(xiàng)3 元器件的選型指標(biāo)與可靠性應(yīng)用4 可編程器件的嵌入式軟件可靠性設(shè)計(jì)5 器件可靠性應(yīng)用的設(shè)計(jì) 目錄 1 1降額參數(shù)和系數(shù)1 2器件熱設(shè)計(jì)應(yīng)用計(jì)算1 3器件高頻等效特性及對(duì)EMC的影響1 4器件應(yīng)用過程的容差分析1 5器件環(huán)境條件的確定1 6器件工藝對(duì)應(yīng)用設(shè)計(jì)的影響1 7器件選型對(duì)電子產(chǎn)品RAMS指標(biāo)的影響 1 器件選型的通用規(guī)范 1 1 降額參數(shù)與系數(shù) 降額等級(jí)的確定降額參數(shù)與降額因子結(jié)溫 功率降額負(fù)荷特性曲線 降額等級(jí) 電容降額因子 8 中小規(guī)模集成電路降額參數(shù)是電壓 電流或功率 以及結(jié)溫 大規(guī)模集成電路主要是降低結(jié)溫 集成電路降額因子 確定降額等級(jí) 相同參數(shù) 不同工藝的同類型器件降額系數(shù)的區(qū)別 多路與單路應(yīng)用下降額幅度的差別 可調(diào)器件與定值器件的降額區(qū)別 負(fù)載類型不同對(duì)降額系數(shù)的影響 降額計(jì)算依據(jù)的參數(shù)為 穩(wěn)態(tài)數(shù)值 干擾數(shù)值 降額系數(shù) 部分器件在特定應(yīng)用場(chǎng)合不允許降額 繼電器 光耦等 鉭電容降額系數(shù)是否 0 5 低阻應(yīng)用場(chǎng)合 電源輸入端 鉭電容是否降額到0 3 電容器降額太大 易引起低電平失效 AC應(yīng)用比DC直流應(yīng)用降額要大 隨頻率 降額幅度 降額總結(jié) 1 2器件應(yīng)用熱設(shè)計(jì) 熱設(shè)計(jì)的目的 熱阻溫差熱耗 W W R T Q 風(fēng)量 風(fēng)速 1CFM 0 0283m3 min熱功率密度 熱流密度 冷卻方式選擇的依據(jù) GJB Z27電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計(jì)手冊(cè)QJ1474 88電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)規(guī)范 傳導(dǎo)散熱 Rja Rjc Rcs RsaRjc Datasheet Rcs 用導(dǎo)熱油脂或?qū)釅|后再與散熱器安裝 0 1 0 2 W 若器件底面不絕緣另加云母片絕緣 則選1 W Rsa 散熱片的熱阻 Ta 環(huán)境溫度40 60 Tj 結(jié)溫125 P 熱耗 功率 對(duì)非能量轉(zhuǎn)換器件 Rja 熱阻 自然冷卻下 電泳涂漆或黑色氧極化處理后可提高散熱效果10 15 通風(fēng)冷卻下 可提高3 電泳涂漆可耐壓500 800V 風(fēng)冷散熱計(jì)算 V 強(qiáng)制風(fēng)冷風(fēng)量m3 sQ 總耗散熱量WC 空氣比熱1000J Kg 空氣比重1 29kg m3 T 進(jìn)出口空氣溫差本公式忽略輻射和自然對(duì)流散熱 一般約10 因此計(jì)算出的風(fēng)量會(huì)稍大 機(jī)柜溫升計(jì)算 Q 機(jī)柜內(nèi)的散熱功率 W V 風(fēng)機(jī)的體積流量 m3 min 基于機(jī)柜內(nèi)耗散功率均勻分布的前提 V 3 16Q T 半導(dǎo)體制冷 冷卻功能模塊的電功率 冷卻功率 3 6 適用于器件和儀器儀表的冷卻 大功率散熱慎用 其它制冷方式 熱管制冷相變制冷 1 3器件高頻等效特性及對(duì)EMC的影響 電阻的高頻等效特性電容的高頻等效特性電感的高頻等效特性導(dǎo)線的高頻等效特性磁環(huán) 磁珠的高頻等效特性 電阻高頻等效特性 電容高頻等效特性 ESR 電感高頻等效特性 導(dǎo)線高頻等效特性 差好 導(dǎo)線高頻特性應(yīng)用范例 磁環(huán) 磁珠高頻等效特性 1 4器件應(yīng)用過程的容差分析 R 10K 0 5K 30 100PPM 30 5 1 5器件環(huán)境條件的確定 設(shè)備環(huán)境溫度 器件環(huán)境溫度 1 6器件工藝對(duì)應(yīng)用設(shè)計(jì)的影響 1 7器件選型對(duì)電子產(chǎn)品RAMS指標(biāo)的影響 2 1外購件規(guī)格書2 2器件在產(chǎn)品生命周期不同階段的注意事項(xiàng) 2 器件選型與制造過程注意事項(xiàng) 2 1器件文檔要素組成 供貨商指定為生產(chǎn)商 指標(biāo)齊全 Esp 工藝選項(xiàng) 外購件規(guī)格書示例 電機(jī) pdf 2 2器件在產(chǎn)品生命周期不同階段的注意事項(xiàng) 3 元器件選型 3 1電子元器件的選型基本原則3 2無源元件 電阻 電容 電感 接插件 3 3二極管 三極管3 4晶振3 5散熱器件3 6數(shù)字IC3 7電控光學(xué)器件 光耦 LED 3 8AD DA及運(yùn)放3 9電控機(jī)械動(dòng)作器件3 10能量轉(zhuǎn)換器件 開關(guān)電源 電源變換芯片 變壓器 3 11保護(hù)器件 保險(xiǎn)絲 磁環(huán)磁珠 壓敏電阻 TVS管等 3 1 元器件選型原則 功能指標(biāo)用于容差分析的參數(shù) 精度 溫度系數(shù) 影響可靠性的參數(shù) 熱阻 環(huán)境條件 ESD MSD防護(hù)等級(jí) 負(fù)荷特性曲線等 隱含特性 高頻等效特性等 封裝形式與生產(chǎn)工藝失效機(jī)理常用器件 已用器件有兼容管腳替代品的器件低頻 緩上升沿為Datasheet的每個(gè)參數(shù)和圖形圖表匹配到其對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響 3 2 無源器件 電阻電容電感接插件 電阻 電阻的指標(biāo)電阻的種類電阻的結(jié)構(gòu) 制作工藝及由此引起的特性差別 直插定值電阻 膜式電阻和線繞電阻 貼裝定值電阻電位器 反饋電路 電流 電壓采樣檢測(cè)電阻選無感電阻 精度越高越好 芯片或網(wǎng)絡(luò)輸入端的啟動(dòng)電阻或?yàn)V波吸收電阻 電壓功率降額 高壓電阻 安規(guī)認(rèn)證 1KV額定電壓 電阻本體長度 10mm 4KV時(shí)本體長度 25mm 特種場(chǎng)合電阻選型 電容 電容等效特性電容的指標(biāo)電容結(jié)構(gòu) 因結(jié)構(gòu)不同引起的不同特性不同特性所適用的不同場(chǎng)合 電容諧振頻率舉例 容值越小 諧振頻率越高 溫度系數(shù) 絕緣電阻 漏電流 等效串聯(lián)電阻 ESR 頻率特性 損耗正切角 在電場(chǎng)作用下 電容單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量 含介質(zhì)損耗和金屬部分損耗 電容datasheet示例 貼片電容 表貼電容引腳電感 0 總電感 普通電容電感量 3 5 自諧振頻率 同等容值插件電容自諧振頻率 2 推薦布線方式 不推薦 有機(jī)介質(zhì)電容器 紙介 塑料薄膜 紙膜復(fù)合介質(zhì) 薄膜復(fù)合介質(zhì) 無機(jī)介質(zhì)電容器 云母 玻璃釉 陶瓷 氣體介質(zhì)電容器 空氣 真空 充氣式 電解電容器 鋁電解 鉭電解 電容按電介質(zhì)分類 紙介電容 優(yōu)點(diǎn) 體積小 容量大缺點(diǎn) 固有電感和損耗大適宜場(chǎng)合 低頻滌綸電容器 隸屬于薄膜電容器 優(yōu)點(diǎn) 容量大 幾pF 幾百 F 工作電壓寬 額定電壓有63V 100V和160V幾種 介電常數(shù)大 耐熱 工作溫度達(dá)120 130 缺點(diǎn) 損耗大 可代替紙介電容器適宜場(chǎng)合 適于直流及脈動(dòng)電路的耦合 退耦 旁路 隔直等 高頻電路不宜 聚苯乙烯電容器 優(yōu)點(diǎn) 額定DC電壓范圍寬 從幾百到數(shù)千伏 精度可達(dá)5 絕緣電阻高 一般在10000M 以上 高頻損耗小 電容量穩(wěn)定 缺點(diǎn) 工作溫度范圍不寬 上限為 75 聚苯乙烯薄膜電容 優(yōu)點(diǎn) 介質(zhì)損耗小 絕緣電阻高 溫度特性和容量穩(wěn)定性優(yōu)于滌綸電容器 可取代部分電解電容器 性能優(yōu)于電解電容 體積小 容量大 缺點(diǎn) 工作電壓低 DC電壓40V 溫度系數(shù)大 適用場(chǎng)合 高頻電路 聚丙烯電容器 優(yōu)點(diǎn) 高頻絕緣性能好 電容量和損耗對(duì)頻率變化不敏感 溫度變化小 介電強(qiáng)度隨溫度 而 耐溫性好 吸收系數(shù)小 機(jī)械性能也比聚苯乙烯好 適宜場(chǎng)合 電視機(jī) 儀器儀表的高頻電路中作積分電容 或其它交流電路 疊片形金屬化聚碳酸酯電容器 無感式結(jié)構(gòu) 高頻損耗小 自愈能力強(qiáng) 耐脈沖性 無感 電容量大 性能優(yōu)良 易于自動(dòng)化生產(chǎn) 適宜場(chǎng)合 收音機(jī) 電視機(jī)和錄音機(jī) 云母電容器 優(yōu)點(diǎn) 損耗小 溫度系數(shù)小 絕緣電阻大 頻率穩(wěn)定性好 高頻特性好玻璃釉電容器優(yōu)點(diǎn) 體積小 損耗角正切值小 能在較高溫度下工作 抗潮性能好 適宜場(chǎng)合 半導(dǎo)體電路和小型電子儀器的直流電路和脈沖電路 瓷介電容器 優(yōu)點(diǎn) 體積小 耐熱性好 損耗小 絕緣電阻高缺點(diǎn) 容量小 易碎裂適宜場(chǎng)合 高頻電路 穿心電容 優(yōu)點(diǎn) 濾波頻率高缺點(diǎn) 耐高溫和溫度沖擊性能差適宜場(chǎng)合 信號(hào)輸入輸出端濾波用途 電解電容 缺點(diǎn) 體積大 ESR大 感抗較大 溫度敏感 適用場(chǎng)合 溫度變化小 工作頻率低 160V時(shí) 額定工作電壓 50V作為浪涌電壓 需快速充放電的場(chǎng)合禁用鋁電解電容 與鋁電解電容相比 在串聯(lián)電阻 感抗 對(duì)溫度的穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)明顯 工作電壓較低 漏電流要求較高的場(chǎng)合 不選鉭電解電容 需選用薄膜電容 耐電壓沖擊性較差 回路中需串聯(lián)保護(hù)電阻 3 V 鉭電解電容降額要高 電源輸入級(jí)或低阻抗環(huán)境使用 推薦降額到0 3 電源輸出級(jí)及一般應(yīng)用環(huán)境推薦降額0 5 鉭電解電容 高速PCB設(shè)計(jì)中的電容選用 高速PCB中選擇電容的標(biāo)準(zhǔn) 低ESR 高的諧振頻率 電容特性與電路應(yīng)用 退耦儲(chǔ)能電容積分電容采樣保持電容濾波電容 接插件 接插件的關(guān)注指標(biāo) 底座插頭 定位裝置或鍵 插針或端子 材料 鍍層間距 電氣間隙 爬電距離 耐壓 導(dǎo)通電流 粗細(xì) 插針或端子材料 鍍層材料 接觸部分電鍍的目的 改善導(dǎo)電性 抗腐蝕和抗磨損 提高pin可焊性 連接器失效點(diǎn) 不可接受的扭曲變形系統(tǒng)間的信號(hào)退化通過連接器的電源損失高接觸阻抗不穩(wěn)定的接觸阻抗連接器信號(hào)線引入干擾 連接器選型電氣參數(shù) 額定電壓 加載的電壓 額定電壓 50 額定電流 加載電流 額定電流 50 多芯連接器 額定電流降額使用 esp 大電流 絕緣阻抗 抗電強(qiáng)度 單位時(shí)間所能耐的電壓 接觸電阻 指插針和插孔接觸部分產(chǎn)生的電阻 高頻 mV mA級(jí)別時(shí)影響信號(hào)質(zhì)量 機(jī)械參數(shù) 插拔壽命 插拔力 總拔出力 2 單腳分離力之和 優(yōu)選50N 總拔出力 13N 低于4PIN連接器 3 2 1PIN 拔出力 8N 常插拔連接器優(yōu)選鎖扣式連接器 插裝連接器 焊腳長度露出PCB板 0 5mm 貼裝注意貼腳共面度 匹配性 對(duì)插連接器須相互匹配 環(huán)境參數(shù) 環(huán)境溫度 環(huán)境濕度 相對(duì)濕度大于80 是引起電擊穿的主要原因 潮濕使絕緣電阻降低到M 級(jí)以下 特殊場(chǎng)合選水密 塵密連接器 腐蝕環(huán)境 根據(jù)腐蝕物質(zhì)環(huán)境 選用相應(yīng)金屬 塑料 鍍層結(jié)構(gòu)的連接器 鹽霧環(huán)境防腐金屬表面 SO2環(huán)境不用鍍銀接觸對(duì) 沖擊與振動(dòng) 接觸對(duì)在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下會(huì)瞬時(shí)斷路 時(shí)間有1 s 10 s 100 s 1ms和10ms 判斷瞬斷的條件 持續(xù)時(shí)間和電壓降 防火等級(jí) 連接器絕緣材料防火等級(jí) 按UL分兩大類 94V 0級(jí) 平均燃燒熄滅時(shí)間少于5秒 無灼熱物質(zhì)脫落 94V 2級(jí) 平均燃燒熄滅時(shí)間少于25秒 燃燒時(shí)有灼熱物質(zhì)脫落 環(huán)保 優(yōu)選無鉛連接器 其它 工作在振動(dòng)狀態(tài)的連接器需加鎖定裝置 用在面板上的連接器注意顏色 以免和面板不協(xié)調(diào) 防呆設(shè)計(jì) 位置錯(cuò)誤 反向安裝都不能安裝 帶電狀態(tài)下插拔 選帶插孔的接插件 帶電接觸件埋在絕緣體中 單排連接器時(shí) 優(yōu)選雙數(shù)PIN連接器 可用空PIN湊數(shù) 3 3 二極管 三極管 快恢復(fù)二極管 整流二極管 開關(guān)二極管 穩(wěn)壓二極管 瞬變電壓抑制二極管 二極管降額因子 快恢復(fù)二極管選型原則 低電壓 耐壓值200V以下 下 高時(shí)間特性時(shí)選肖特基二極管 肖特基管熱阻和電流都較大 優(yōu)選分立式封裝 通常3A以下可以選擇SOD 123或D 64封裝 3 8A可以選擇D2 PAK封裝 8A以上DO 201 TO 220 TO 3P 在高電壓時(shí)選擇PIN結(jié)構(gòu)快恢復(fù)二極管 整流二極管選型原則 主要考慮最大整流電流 最大反向工作電流 截止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù) 開關(guān)電源整流 脈沖整流用整流二極管 宜選工作頻率較高 反向恢復(fù)時(shí)間較短 或選快恢復(fù)二極管 低電壓 大電流時(shí)整流 選肖特基二極管 穩(wěn)壓二極管選型原則 穩(wěn)定電壓值應(yīng)與應(yīng)用電路的基準(zhǔn)電壓值相同 最大穩(wěn)定電流高于應(yīng)用電路的最大負(fù)載電流50 左右 穩(wěn)壓管在選型時(shí)務(wù)必注意器件功率的降額處理 實(shí)際功率應(yīng)小于0 5 P 功率在0 5W以下的型號(hào)選擇貼片式封裝 0 5W及以上選擇直插式封裝 3 4 晶振 普通晶振XO 無溫度補(bǔ)償措施 溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定性10ppm 用于普通振源 溫補(bǔ)晶振TCXO 熱敏補(bǔ)償電路 補(bǔ)償后頻率穩(wěn)定度0 1 1ppm 用于通信產(chǎn)品 恒溫晶振OCXO 精密控溫 使晶體及內(nèi)電路工作在零溫度系數(shù)點(diǎn) 頻率穩(wěn)定度0 01 0 1ppm 甚至0 001ppm 用于頻率源或標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 價(jià)格昂貴 壓控晶振VCXO 外加電壓改變晶振輸出頻率 用于鎖相環(huán)路或頻率微調(diào) 晶體技術(shù)參數(shù) 標(biāo)稱頻率 工作頻率 晶體與工作電路共同產(chǎn)生的實(shí)際頻率 調(diào)整頻差 規(guī)定條件下 基準(zhǔn)溫度 25 2 時(shí)工作頻率相對(duì)于標(biāo)稱頻率所允許的偏差 溫度頻差 規(guī)定條件下 工作溫度范圍內(nèi)相對(duì)于基準(zhǔn)溫度 25 2 時(shí)工作頻率的允許偏差 頻率穩(wěn)定度 溫度頻差和標(biāo)稱頻率的比值 ppm表示 老化率 晶體工作頻率隨時(shí)間的相對(duì)變化 以年為時(shí)間單位衡量時(shí)稱為年老化率 晶體datasheet示例 選型原則 優(yōu)選表貼封裝晶體或晶振 優(yōu)選金屬殼封裝 電磁屏蔽特性好 要求頻率穩(wěn)定度 溫度穩(wěn)定度 15ppm時(shí) 優(yōu)選溫補(bǔ)晶振 TCXO 3 5散熱器件 材料結(jié)構(gòu)尺寸及安裝方式熱阻絕緣強(qiáng)度 3 6數(shù)字IC 基本功能是否滿足要求 選擇最低頻率 確認(rèn)芯片薄弱點(diǎn) 選擇最低可允許的工作頻率 脈沖上升沿時(shí)間指標(biāo)需要關(guān)注 上電時(shí)序可控 結(jié)合環(huán)境條件確定封裝形式和焊接形式 供貨渠道暢通優(yōu)選成熟和公司已用過的器件 示范電路的附加條件 3 7電控光學(xué)器件 光耦 LED 不能降額 光學(xué)特性 替換時(shí)考慮波長 對(duì)顯示色彩有影響 波瓣角 LED和光耦datasheet示例 3 8 運(yùn)放 AD DA 運(yùn)放的選型和應(yīng)用 運(yùn)放的主要參數(shù) 運(yùn)放的選擇A D的選型和應(yīng)用 A D的主要技術(shù)指標(biāo) A D的選型檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參考流程 抗干擾設(shè)計(jì) 運(yùn)放的主要參數(shù) 按照技術(shù)指標(biāo)分為 通用 高速 寬帶 高精度 低噪聲 低功耗和高輸入電阻 運(yùn)放參數(shù)可分為輸入 輸出 動(dòng)態(tài)三種類型 運(yùn)放輸入特性指標(biāo) 輸入失調(diào)電壓Vio Vin 0 Vout折算到輸入端的電壓 是表征運(yùn)放內(nèi)部電路對(duì)稱性的指標(biāo) 輸入失調(diào)電流Iio Vin 0 差分I 與I 的差值 是表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度 輸入偏置電流IB 運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值 用于衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小 共模抑制比CMRR 差模電壓增益Avd與共模電壓增益Avc之比 CMRR 20lg Avd Avc dB 電源電壓抑制比PSRR 輸入失調(diào)電壓的變化對(duì)電源電壓變化的比值 電源電壓對(duì)稱變化 表示運(yùn)放抑制電源電壓引起的噪聲和漂移的能力 運(yùn)放輸入?yún)?shù)還包括 輸入偏置電流溫度系數(shù) 輸入失調(diào)電壓溫漂 輸入失調(diào)電流溫漂 輸入電阻 輸入電容 輸入電壓范圍 差模和共模 在精度要求較高的場(chǎng)合都需要考慮 運(yùn)放輸出特性 輸出電壓擺幅 VOP 運(yùn)放在規(guī)定負(fù)載電阻上 產(chǎn)生額定電壓的能力 輸出電阻 輸出短路電流 運(yùn)放動(dòng)態(tài)特性 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Avd 開環(huán)增益 運(yùn)放在無外加反饋條件下 輸出電壓的變化量與輸入電壓的變化量之比 單位增益帶寬fc BWG Avd下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率 增益帶寬壓擺率SR 單位時(shí)間 s 器件輸出電壓值的可改變范圍瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間建立時(shí)間 理想運(yùn)算放大器 開環(huán)電壓增益無限大 Avd 差模輸入電阻無限大 Rid 輸出電阻為零 Ro 0 帶寬無限大 BW 共模抑制比無限大 CMRR 輸入失調(diào)電壓為零 Vio 0 典型運(yùn)放的開環(huán)增益響應(yīng)曲線 運(yùn)放選型經(jīng)驗(yàn)參數(shù) 開環(huán)電壓放大倍數(shù) Avd 80dB Avd 足夠大 差模輸入電阻 Rid比反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出阻抗大1 2個(gè)量級(jí) 由輸入電阻引起的誤差就可以忽略 輸出電阻 Ro比后級(jí)輸出端外總負(fù)載電阻小1 2個(gè)量級(jí) 由輸出電阻引起的誤差就可以忽略 單位增益帶寬 BWG比實(shí)際閉環(huán)增益帶寬大1個(gè)量級(jí)以上 共模抑制比 CMRR足夠大 抗干擾設(shè)計(jì)中重要 輸入失調(diào)電壓 Vio不超過系統(tǒng)精度要求的1 3 A D的選型和應(yīng)用 積分式 逐次逼近式 增量式 A D技術(shù)指標(biāo)主要包括 分辨率 轉(zhuǎn)換速度 轉(zhuǎn)換精度 分辨率 引起A D輸出變化 能被A D分辨 的最小輸入 用A D滿度的倒數(shù)或1個(gè)LSB 以二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示分辨率 量化誤差 將幅度連續(xù)取值的模擬信號(hào)變?yōu)橹荒苋∮邢迋€(gè)某一最小當(dāng)量的整數(shù)倍數(shù)值的過程稱為量化 通過量化將連續(xù)量轉(zhuǎn)換成離散量 必然存在類似于四舍五入產(chǎn)生的誤差 最大誤差可達(dá)到1LSB的1 2 此誤差為量化誤差 轉(zhuǎn)換精度 轉(zhuǎn)換時(shí)間 從接到轉(zhuǎn)換控制信號(hào)起 到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出所需要的時(shí)間 電源電壓抑制 失調(diào)溫度系數(shù) 增益溫度系數(shù) 受環(huán)境影響的程度 電源電壓 輸入電壓范圍 A D的選型 根據(jù)系統(tǒng)要求誤差 選擇分辨率 根據(jù)信號(hào)變化率及轉(zhuǎn)換精度的要求 確定轉(zhuǎn)換速度 對(duì)快速信號(hào)考慮采樣保持電路 根據(jù)環(huán)境條件確定環(huán)境參數(shù)要求 溫度 可靠性 功耗 根據(jù)系統(tǒng)接口特征 選擇輸出狀態(tài) 串 并 二進(jìn)制 BCD 內(nèi)外部時(shí)鐘 考慮成本 資源 是否流行芯片 A D參數(shù)的確定方法 采樣速度 決定于模擬信號(hào)帶寬 數(shù)據(jù)通道數(shù) 每個(gè)周期的采樣數(shù) nyquist采樣定理 推薦 在信號(hào)最高頻率端每周采樣7 10次 在A D前低通濾波 消除無用高頻分量 轉(zhuǎn)換速率 轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù) 不小于系統(tǒng)采樣速度的要求 A D位數(shù) 決定于測(cè)量系統(tǒng)所需的測(cè)量范圍和精度 但不是影響系統(tǒng)精度的充分條件 推薦 A D位數(shù)比系統(tǒng)精度要求的最低分辨率至少高一位 基準(zhǔn)電壓 容易受共地阻抗耦合干擾的影響 采樣保持器 直流和非常緩變的信號(hào)可不用采樣保持器 其它情況都加 A D電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) A D電路影響因素有 工作電源電壓不穩(wěn)定 外接時(shí)鐘頻率不穩(wěn)定環(huán)境溫度不合適與上級(jí)器件的電性能不匹配外界強(qiáng)干擾PCB布線閂鎖防護(hù) 在VDD端串?dāng)?shù)十 數(shù)百 的限流電阻 同時(shí)加強(qiáng)電源濾波 數(shù)模共地措施 數(shù)字系統(tǒng)對(duì)模擬信號(hào)的干擾問題 數(shù)字與模擬分開布線 在一個(gè)特定的點(diǎn)單點(diǎn)接地 在A D轉(zhuǎn)換器AGND和DGND腳之間直連或加磁珠連接 適于單A D簡(jiǎn)單系統(tǒng) 一般情況下 不要對(duì)地進(jìn)行分割 在PCB的模擬部分和數(shù)字部分下面敷設(shè)統(tǒng)一地 A D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置 且ADC器件下方不要走線 模擬和數(shù)字電源分割 AD器件用模擬電源供電 布線不能跨越分割電源面之間的間隙 必須跨越分割電源之間間隙的信號(hào)線要位于緊鄰大面積地的布線層上 A D電路PCB設(shè)計(jì) 檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 干擾和噪聲 單板噪聲 本征噪聲 電磁耦合噪聲 熱耦合噪聲干擾的傳播途徑 靜電耦合 電磁耦合 電磁輻射 共阻抗耦合 AD抗干擾措施 降低本征噪聲措施 選低噪聲元器件 電阻一般不在超過額定功率一半的條件下工作 降低信號(hào)源內(nèi)阻 減小噪聲電流流過信號(hào)源內(nèi)阻產(chǎn)生的噪聲電壓 3 9 電控機(jī)械動(dòng)作器件 風(fēng)扇 風(fēng)量風(fēng)壓轉(zhuǎn)速噪音壽命扇葉軸承 風(fēng)量和風(fēng)壓 風(fēng)量大 風(fēng)壓小 吹不到散熱器底部 風(fēng)壓大 風(fēng)量小 沒有足夠冷空氣與散熱片熱交換 鋁質(zhì)鰭片散熱片要求風(fēng)扇的風(fēng)壓大 銅質(zhì)鰭片散熱片則要求風(fēng)扇的風(fēng)量大 鰭片較密的散熱片相比鰭片較疏的散熱片 需要更大風(fēng)壓 轉(zhuǎn)速 僅通過加大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速散熱未必好 風(fēng)扇噪音 17dB的消音室 距風(fēng)扇1m 沿風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸方向?qū)?zhǔn)進(jìn)氣口測(cè)量 噪音來源 振動(dòng) 風(fēng)噪 異音 鼓風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的是紊流 風(fēng)壓大但容易受到阻力損失 抽風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的是層流 風(fēng)壓小但氣流穩(wěn)定 氣流受散熱片阻礙大時(shí) 采用抽風(fēng)效果更好 側(cè)面鼓風(fēng)的設(shè)計(jì) 與頂部鼓風(fēng)差別不大 有效改進(jìn)方法是建立專用散熱風(fēng)道 離心風(fēng)機(jī) 優(yōu)勢(shì) 解決 死區(qū) 鼓風(fēng)方向無障礙各位置同樣的氣流 風(fēng)壓和風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍大轉(zhuǎn)速控制好 劣勢(shì) 價(jià)格高 噪音大 改進(jìn)風(fēng)道 風(fēng)扇側(cè)向吹風(fēng) 氣流的方向平行于散熱表面 風(fēng)扇失效 風(fēng)扇軸承滑動(dòng)軸承 因潤滑油揮發(fā) 軸承受損 致風(fēng)扇噪音過大甚至停轉(zhuǎn) 滾珠軸承 成本高 噪音大 可靠性高 限高檔散熱器用 電氣量 如電流 電壓 頻率 功率等 繼電器 非電量 如溫度 壓力 速度等 繼電器電磁繼電器 不通電時(shí)保證正常功能 不通電時(shí)安全狀態(tài)不通電時(shí)較長工作時(shí)間熱敏干簧繼電器 固態(tài)繼電器 SSR 繼電器 額定工作電壓 正常工作時(shí)線圈所需電壓 直流電阻 線圈的直流電阻 通過萬能表測(cè)量 吸合電流 繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流 釋放電流 繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流 當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí) 繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài) 這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流 觸點(diǎn)切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的電壓和電流 使用時(shí)不能超過此值 否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn) 繼電器主要參數(shù) 控制電路電源電壓能提供的最大電流 被控制電路中的電壓和電流 被控制電路需要幾組 什么形式的觸點(diǎn) 整機(jī)中 觸點(diǎn)開合方向應(yīng)和可能的振動(dòng)方向垂直 繼電器選型 電磁繼電器選型與應(yīng)用 doc 3 10能量轉(zhuǎn)換器件 開關(guān)電源與線性電源的區(qū)別 電源變換芯片變壓器 一 輸入特性1 工作輸入電壓和電壓變動(dòng)范圍 2 輸入電壓的頻率和頻率變動(dòng)范圍 3 額定輸入電流4 輸入下限電壓和短時(shí)中斷時(shí)間5 沖擊電流6 漏電流7 轉(zhuǎn)換效率 開關(guān)電源選型注意事項(xiàng) 二 輸出特性1 額定輸出電壓2 額定輸出電流3 穩(wěn)壓精度電壓穩(wěn)定度電流調(diào)整率最大紋波電壓 最大紋波噪聲電壓4 瞬間電流變動(dòng)導(dǎo)致的輸出電壓的變動(dòng)值 三 其它功能要求1 過流保護(hù)2 過壓保護(hù)3 輸入欠壓保護(hù)4 過熱保護(hù)5 絕緣電阻 輸入端與殼體 輸入端子和輸出端子 輸出端子和殼體6 絕緣電壓 輸入與輸出 輸入和地7 認(rèn)證8 是否定型產(chǎn)品 四 結(jié)構(gòu)規(guī)格 1 形狀條件2 確定外型尺寸和尺寸公差 3 安裝條件 安裝位置 安裝孔4 冷卻條件 強(qiáng)制或自冷以及通風(fēng)方向 風(fēng)量和孔徑尺寸5 接口位置和標(biāo)志6 操作零部件 輸出電壓可調(diào)電阻 開關(guān) 指示燈 的位置和提示文字的位置7 重量 五 使用環(huán)境條件1 溫度2 濕度3 耐振動(dòng) 沖擊六 其它條件1 輸入噪聲2 浪涌3 靜電噪聲 有外殼的有要求 3 11保護(hù)器件 保險(xiǎn)絲 濾波器 磁環(huán)磁珠 壓敏電阻 TVS管 TVS管選型原則 Vrmax 最大反向工作電壓 正常工作電壓 Vcmax 最大鉗位電壓 最大允許安全電壓 常規(guī)CMOS電路電源電壓為3 18V 擊穿電壓為22V 則應(yīng)選Vcmax為18 22V的TVS管 Pp 瞬態(tài)脈沖功率的最大值 最大峰值脈沖電流Ipmax與Vcmax Pp大于被保護(hù)器件或線路的最大瞬態(tài)浪涌功率 113 選型注意事項(xiàng) 額定電流 濾波器額定工作電流 設(shè)備額定工作電流 1 5 2 插入損耗 濾波器IL越大越好 整改可據(jù)超標(biāo)頻點(diǎn)選合適濾波器 認(rèn)證信息 CE或UL認(rèn)證 其他 工作溫度 漏電流等 濾波器特性 壓敏電阻器 過壓保護(hù)時(shí) VmA av bca為電路電壓波動(dòng)系數(shù) 一般取1 2 v為電路直流工作電壓 交流時(shí)為有效值 b為壓敏電壓誤差 一般取0 85 c為元件的老化系數(shù) 一般取0 9 VmA 1 5v AC下考慮峰值 計(jì)算應(yīng)擴(kuò)大1 414倍 電壓波動(dòng)最大時(shí) 連續(xù)工作電壓也不會(huì)超過最大允許值 否則縮短使用壽命 電源線與大地間用壓敏電阻 接地不良會(huì)使線 地間電壓上升 通常用比線 線間更高標(biāo)稱電壓的壓敏電阻器 壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)品的最大通流量 高壓型和高能型 4 可編程器件的嵌入式軟件可靠性設(shè)計(jì) 可維護(hù)性軟硬件接口的設(shè)計(jì)軟件代碼的設(shè)計(jì)變量的定義 4 1可維護(hù)性 注釋文檔邏輯結(jié)構(gòu) 4 2軟硬件接口的設(shè)計(jì) 防錯(cuò)判錯(cuò)糾錯(cuò)容錯(cuò) 4 3軟件代碼的設(shè)計(jì) 獨(dú)立函數(shù) 獨(dú)立功能軟件陷阱 模塊末尾處 空白程序ROM區(qū) 軟件可靠性并聯(lián)模型化設(shè)計(jì) 4 4變量的定義 名稱定義加入變量類型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)異地容災(zāi)備份公共變量的操作用獨(dú)立函數(shù)完成位判斷的狀態(tài)變量慎用 5 1RAMS定義與評(píng)價(jià)指標(biāo) 5 2電子 機(jī)電一體化設(shè)備的可靠性模型 5 3器件對(duì)系統(tǒng)失效率的影響要素 5 4電子產(chǎn)品可靠性與器件的關(guān)系 5 5工作環(huán)境條件的確定 5 6系統(tǒng)設(shè)計(jì)與微觀設(shè)計(jì)的區(qū)別 5 7過程審查與測(cè)試 5 8設(shè)計(jì)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 5 9電路器件與系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)和分配評(píng)估5 10失效機(jī)理分析5 11接地 5 器件可靠性應(yīng)用的設(shè)計(jì) 5 1 RAMS定義與評(píng)價(jià)指標(biāo) EN50126 1999 安全性 安全性 是一個(gè)相對(duì)概念 風(fēng)險(xiǎn)低于預(yù)期的程度 包括 辨識(shí)測(cè)定與分析定量化 對(duì)危險(xiǎn)發(fā)生概率及可能的傷害程度進(jìn)行評(píng)定 控制與處理技術(shù)措施如消除 避開 限止 轉(zhuǎn)移 管理措施如檢查 教育 訓(xùn)練 綜合評(píng)價(jià) 危險(xiǎn)度等級(jí)評(píng)定 與要求比較后 判明安全水平 可用性 ISO13407 ISO9241 針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可用性國際標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品 特定使用環(huán)境下 為特定用戶 用于特定用途時(shí) 三個(gè)指標(biāo)的滿足程度 在規(guī)定條件下 規(guī)定時(shí)間內(nèi) 完成規(guī)定功能的能力 規(guī)定條件 指使用條件 環(huán)境條件 操作技術(shù) 維修方法等 如應(yīng)力 溫度 濕度 塵砂 腐蝕等規(guī)定時(shí)間 可靠性區(qū)別于其他質(zhì)量屬性的特征 規(guī)定功能 規(guī)定的功能固有可靠性 使用可靠性 可靠性 可靠性指標(biāo) t 是失效率 它是時(shí)間的函數(shù) 可靠度成指數(shù)分布 即失效率為一個(gè)常數(shù) 則MTBF 1 MTBF MTTF R t 是設(shè)備的可靠度 可維修性 按規(guī)定使用條件 在給定時(shí)間間隔內(nèi) 產(chǎn)品保持在某一指定狀態(tài)或恢復(fù)到某一指定狀態(tài)的能力 在此狀態(tài)下 若在規(guī)定的條件下實(shí)現(xiàn)維護(hù)并使用所指定的過程和資源時(shí) 它能實(shí)現(xiàn)要求的功能 軟件稱為 可維護(hù)性 定義來源GB T11457 95 修復(fù)率 平均系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間 MTTR 包括診斷問題的時(shí)間 維修技術(shù)人員到位的時(shí)間以及實(shí)際維修系統(tǒng)的時(shí)間平均維修時(shí)間平均修復(fù)時(shí)間最大修復(fù)時(shí)間 GJB451 90 GJB Z91 97 5 2 系統(tǒng)可靠性模型 導(dǎo)通為正常 截流為正常 R Ra Rb R 1 1 Ra 1 Rb 5 3 系統(tǒng)失效率的影響要素 整機(jī)失效率 元器件平均失效率 1 3 10 5 降額因子 1 10 10 2 環(huán)境因子 老練篩選效果因子0 1 0 5 機(jī)械結(jié)構(gòu)因子1 5 2 5 制造工藝因子1 5 3 5 元器件個(gè)數(shù) 試驗(yàn)室0 5 1室內(nèi)1 1 10陸地固定5 10車